De opgave voor de Nederlandse waterschappen is immens. Ze moeten zo’n 2000 kilometer dijk versterken volgens de nieuwe norm. In 2050 moet de klus zijn geklaard. Slimme techniek, die onlangs is getest, moet daarbij gaan helpen.
In een aantal kilometers Lekdijk van Amerongen tot Schoonhoven is piping een groot probleem. „Het is hier het belangrijkste faalmechanisme”, verklaart Remco Bentum, van Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden (HDSR), op de Lekdijk bij de Beatrixsluizen in Nieuwegein. „Als het water hier hoog staat, stroomt er te veel water onder de dijk door”, legt hij uit in de frisse ochtendwind.
„Piping is van Amerongen tot Schoonhoven het belangrijkste faalmechanisme” - Remco Bentum, programmamanager bij Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden
Hoe het faalmechanisme werkt, legt Martin Groenewoud, innovatiemanager bij HITEC Road in Apeldoorn, haarfijn uit. Als het water in de rivier hoog staat, bouwt de waterdruk onder de dijk zich op. Aan de polderzijde borrelt het op en het voert zand mee. Daardoor vormt zich een tunnel onder de dijk van binnen naar buiten. Die holte zakt na verloop van tijd in en de dijk breekt door.
Door piping onder de Lekdijk zou een groot deel van de Randstad gevaar lopen: 22 van de 55 kilometer dijktracé heeft last van piping. Om het achterland ook in de toekomst tegen overstromingen te beschermen, wordt de Lekdijk de komende jaren aangepakt: het project Sterke Lekdijk.
Het liefst bouwen waterschappen en aannemers met zand en klei. Groenewoud: „Grond roest niet en gaat ‘oneindig lang’ mee.” Zo kunnen ze piping tegengaan door de binnenberm van de dijk op te hogen en te verlengen. „Maar als er weinig ruimte is om de dijkversterking uit te voeren met extra grond, bijvoorbeeld omdat er huizen staan, moeten we een andere oplossing bedenken.” Zoals het slaan van een stalen damwand tot 15 meter diep in de voet van de dijk.
Innovatie
Dat gebeurt inmiddels ook op het dijktraject Gorinchem-Waardenburg langs de Waal. Van de 24 kilometer wordt 8 kilometer voorzien van een stalen damwand; een kleine 4 kilometer daarvan is bedoeld om het beruchte pipingmechanisme tegen te gaan.
Groenewoud is jarenlang nauw betrokken geweest bij de voorbereidingen voor die dijkversterking. „We wilden ook kijken naar innovaties; hoe we de dingen slimmer kunnen doen.” Zijn toenmalige team bij het dijkversterkingsproject zocht vooral naar een alternatief voor de dure milieubelastende stalen damwanden.
„Op een gegeven moment kwam HITEC Road in beeld. Ik vroeg aan hen: Wat jullie horizontaal toepassen, kunnen we dat niet ook verticaal gebruiken?” De Duitse partner van HITEC Road blijkt een kettingfreesmachine op de tekentafel te hebben liggen die een 15 meter diepe wand kan maken. De kettingfreesmachine mengt de aanwezige grond met een mengsel van natuurlijke mineralen. Dit mengsel hardt uit tot een stevige waterkerende wand. Dit is de zogeheten mixed-in-placemethode (MiP-methode).
De tekst gaat onder het kader verder.
„Uit een haalbaarheidsstudie bleek dat de nieuwe methode 25 procent goedkoper zou uitpakken dan een stalen damwand. Ook zou de dijkversterking veel sneller gaan. Je plaatst op een dag wel 80 tot 150 meter in plaats van 15 strekkende meter damwand. De milieubelasting pakt vijf keer lager uit. En het was technisch haalbaar. Alle lichten stonden dus op groen”, vervolgt de innovatiemanager.
„De mixed-in-placemethode pakt 25 procent goedkoper uit dan een stalen damwand” - Martin Groenewoud, innovatiemanager HITEC Road
Maakbaarheidsproef
Voor het dijktracé Waardenburg-Gorinchem komt het idee vrij laat; dat is al werk in uitvoering. Maar voor het project Sterke Lekdijk lijkt het op papier een veelbelovende innovatie. Maar werkt het ook in de praktijk? Aannemer Van Oord, HITEC Road en HDSR slaan de handen ineen om de proef op de som te nemen.
„Wij houden onze oren en ogen altijd open voor innovaties. Wij zijn op zoek gegaan naar partners die ons kunnen helpen om bepaalde innovaties verder te brengen. Zo kwamen we in contact met HITEC Road”, verklaart Paul Vogelaar, directeur van Van Oord, in het ochtendzonnetje op de Lekdijk bij Nieuwegein. „En het HDSR geeft ons de kans om dit systeem te ontwikkelen en het hier toe te passen.”
Remco Bentum, van het HDSR en programmamanager Sterke Lekdijk, noemt het „heel belangrijk” om nieuwe innovaties als MiP een kans te geven. „Veel innovaties zijn in potentie goed, maar vaak stopt het ergens in het traject, door geldgebrek of iets anders. Daarom is het belangrijk om door te zetten. De proef ziet er goed uit. We hebben er als waterschap veel vertrouwen in.”
De machine, een enorm ding van een paar miljoen euro, kwam het afgelopen jaar gereed. „We moesten aantonen dat we er een verticale waterdichte wand mee kunnen maken die sterk genoeg is en lang meegaat”, vertelt Groenewoud.
Het consortium freest met de nieuwe machine op een proeftraject drie keer een 15 meter diepe sleuf van 50 meter lang en een halve meter breed, die wordt gevuld met een mix van het materiaal ter plekke –met veel klei en zand–, mineralenmix NovoCrete en cement.
De tekst gaat onder het kader verder.
Uitgegraven wand
Hoe goed het resultaat eruitziet, laat de innovatiemanager zien op zijn laptop. Hij start een video, waarop een deel van de MiP-wand is te zien. „Kijk, deze is 5 meter diep uitgegraven. Er zit nog 10 meter in de grond. Echt indrukwekkend om te zien. De wand presteerde volgens verwachting. En we weten hoe hij werkt. Een mijlpaal na vijf jaar innoveren.” Hij noemt het „een kansrijk stukje gereedschap voor het versterken van dijken”.
De tekst gaat onder de foto’s verder.
De kettingfrees aan het werk. beeld Remco Bentum
De freesmachine is bezig met het maken van een wand op 15 meter diepte. beeld Remco Bentum
De proef met 50 meter mixed-in-placewand is geslaagd. beeld Martin GroenewoudHet is wel zaak om de dijk zo milieuvriendelijk mogelijk te versterken, stelt Remco Bentum van HDSR. „We hebben te maken met twee struikelblokken. De ene is de nieuwe omgevingswet. Onze omgang met de nieuwe regels is wennen. Een andere opgave is de stikstofbelasting door de dijkverzwaring. We zitten hier midden in een Natura 2000-gebied. Dus we moeten emissieloos bouwen. Maar hoe? Samen met Van Oord kijken we nu hoe we aan de slag kunnen met emissiearme machines.” Directeur Paul Vogelaar: „Dat is op dit moment onze grootste uitdaging.”
„De inzet van emissiearme machines is op dit moment onze grootste uitdaging” - Paul Vogelaar, directeur aannemer Van Oord
Momenteel gromt in de freesmachine een zware dieselmotor van de nieuwste generatie. Die zou ook kunnen draaien op HVO, een milieuvriendelijke dieselvervanger die is gemaakt van afgedankt frituurvet. Een elektrische aandrijving is vooralsnog niet mogelijk, verwacht Martin Groenewoud. „Met accu’s gaat het niet. Aan een stroomkabel ook niet; de machine vraagt zo veel vermogen dat de hele omgeving dan waarschijnlijk zonder stroom komt te zitten. Misschien is waterstof op termijn een optie.”
Hergebruik
Het mooie van deze MiP-methode vindt Groenewoud dat de bestaande grond wordt hergebruikt. „Het scheelt je dus veel aan- en afvoer van materiaal, en dus veel uitstoot. De wand gaat vrijwel even lang mee als een stalen damwand, vermoeden wij op basis van toepassingen in de wegenbouw. En heb je er ooit spijt van, dan kun je de wand wegfrezen. Met dezelfde machine.”
Voorlopig gebruikt Groenewoud de techniek alleen om piping te voorkomen bij rivierdijken. „Als we dat goed onder de knie hebben, richten we ons op andere toepassingen. We bereiden ons nu voor op een praktijkproef in een kilometer lang dijkvak binnen het project Sterke Lekdijk tussen Culemborgse Veer tot de Beatrixsluizen bij Nieuwegein. Als het aan ons ligt worden straks meerdere kwetsbare dijkvakken in het 55 kilometer lange Lekdijktracé versterkt met onze nieuwe methode.”
Paul Vogelaar van Van Oord heeft er „100 procent vertrouwen in” dat de MiP-methode van HITEC Road gaat werken. „Zeker met alle milieuvoordelen. Dit is het begin van een nieuwe ontwikkeling. En ik denk dat het een heel goede is. We hopen ermee in 2026 te starten. In 2030 moet dit hele project van de Lekdijk bij Nieuwegein zijn afgerond.”
